Способ усиления фундаментов мелкого заложения — патент 2182947

Когда появляется срочная необходимость усиления фундамента

• Есть видимые результаты коррозии из-за влияния грунтовых и поверхностных вод;
• Деформируются колонны, изменяется их расположение, ориентация, создается неравномерный наклон плиты;
• Деформируются бетонные колонны, в них появляются трещины;
• Изменяется угол наклона здания, появляются трещины в несущих стенах и перекрытиях;
• Началось разрушение деревянного ростверка за счет воздействия влаги, насекомых;
• Появились наклоны здания в любую сторону, которые не связаны с естественными подвижками почвы (геодезисты такую проблему сразу обнаружат);
• Обнаружено ориентирное смещение колонн, а ленточные обоймы смещены по горизонтали;
• Есть разрывы на внешней части бетонной кладки или существующие опоры имеют видимые дефекты.

Существует много проблем, связанных с деформацией и разрушением оснований, когда усиление нужно выполнить в максимально сжатые сроки. В противном случае ситуация может привести к разрушению здания.

Подготовительные мероприятия — диагностика

Выбор метода усиления фундамента зависит от причины, которая привела к появлению трещин. Потому первым делом необходимо провести диагностику. Для этого выполняем два мероприятия:

• устанавливаем маячки на трещины на стенах;
• обследуем фундамент в местах разрушения.

Мероприятия не очень сложные, но из них можно почерпнуть довольно много информации, которая поможет в выборе способа действий.

Нам необходимо узнать следующие вещи:

• продолжается ли процесс разрушения или он уже остановился,
• если продолжается, то, в каком направлении происходит усадка, и с какой скоростью;
• что стало причиной появления трещин.

Для этого на трещины вверху и внизу ближе к краям ставят маркеры — это небольшие латки из гипса, смеси цемента и гипса, штукатурки и т.п. Главное условие при выборе состава — хрупкость материала, чтобы в случае подвижек он лопнул.

Делают маяки поперек трещины. Глубина и ширина латки — 3-5 см, длина 10-12 см. Сначала зачищают место, где устанавливать будут маркеры (для лучшего сцепления), потом шпателем наносят готовый раствор. После на лицевой поверхности оставляют длинную узкую горизонтальную черту: вдавливают примерно на  3-4 мм ребром линейку или мастерок. Маячок готов. Их нужно делать не меньше двух штук на каждой трещине.

Потом состояние маркеров периодически проверяют. В промышленных условиях ведут журнал. Для частника тоже не помешает делать записи — потом можно будет определиться, что вызвало активизацию или наоборот, остановило расширение трещины.

Если на протяжении нескольких недель никаких изменений с маячками не произошло, значит усадка здания завершена. В принципе, можно просто заделать трещины и больше ничего не предпринимать: неправильно выбранный способ может усугубить ситуацию, а не улучшить.

Если трещины продолжили расширяться, необходимо определиться какая из частей здания «садиться». Именно с этой стороны и необходимо проводить работы.

Это вся информация, которую может дать эта мера. Теперь будем определять, что привело к разрушениям.

Роем шурфы

В тех местах, где идет процесс расширения трещин, отрываем фундамент, но только на глубину его залегания, не ниже. Причем длина шурфа должна быть небольшой, а ширина — так чтобы в нем можно было орудовать лопатой. При необходимости его затем можно расширить.

Так как ремонтные и восстановительные работы — рискованное занятие, не лишними будут меры предосторожности — установите подпорки, которые будут поддерживать сены в месте раскопок. Действуйте аккуратно.

Основные факторы износа фундаментов

• Природные. Сезонные подвижки почвы, промерзание через граничные температуры, воздействие сильнокислых или сильнощелочных грунтовых вод;
• Техногенные. Неравномерная нагрузка на фундамент, загрязнение почвы, воды и воздуха, изменение структуры грунта. Также стоит отметить, что строительство здания в техногенной зоне также негативно воздействует на основание, способствует быстрому его разрушению через воздействие физических, химических и биохимических процессов.

Как правило, в каждой местности существуют свои причины просадки оснований, которые могут привести к медленному разрушению зданий.

Определяем причины и методы усиления

Используя данные, полученные при наблюдении за маячками и при рытье шурфа, находим причины, которые привели к появлению трещин в фундаменте и стенах. В зависимости от причин, выбирается метод устранения трещин.

Высыпание цемента

По мере откапывания фундамента вы можете оценить его состояние. Нередко, к сожалению, причиной появления трещин является нарушение технологии и использование неправильно составленных бетонов. Может бетон рассыпаться из-за того, что вода поменяла свою кислотность, стала более щелочной или кислотной, и разъела материал. В этом случае необходимо воду отвести, удалить все осыпающиеся части на небольшом участке. Далее требуется укрепить рассыпающийся раствор.

Делают это при помощи специального аппарата, который подает связующие составы или цементный раствор вглубь фундамента. Этот метод называется цементацией.

Сначала необходимо проделать в фундаменте отверстия. Они делаются под углом, на 0,4-0,6 глубины основания. Чтобы не нанести вреда, их располагают в шахматном порядке, на расстоянии не менее 1 м друг от друга. Подготовленные отверстия сначала очищают от мусора (продувают под давлением), затем заливают грунтовку глубокого проникновения, которая свяжет рассыпающиеся частицы. После чего в отверстия вводится укрепляющий состав. После застывания пропитки состояние фундамента улучшается.

Вымывание грунта

Если при рытье шурфа обнаружились пустоты, это значит, что грунт вымывался из-под вашего здания. В этом случае на дне канавы через некоторое время появится вода. Если это так, вам необходимо провести дренажные работы для отведения воды от фундамента или устроить дренажную систему. Выбор комплекса мероприятий зависит от типа грунтов и количества воды.

После дренажа нужно  сделать гидроизоляцию, или (лучше) утепление фундамента и цоколя. Пустоты тщательно засыпать грунтом и утрамбовать. Необходимая мера по завершении этих работ — устройство отмостки. И, снова- таки, лучше утепленной.

Этот комплекс — дренаж, гидроизоляция и отмостка -необходим даже в том случае, если вода просто появилась в шурфе. Этот уровень подпочвенных вод слишком высок — шурф то вы вырыли на глубину залегания фундамента. И если в нем появилась вода, значит, она оказывает свое негативное воздействие на ваш дом. Даже если не вымывает почвы, ее лучше отвести. И делать это лучше при помощи дренажной системы и отмостки.

Если проседание существенное, почвы песчаные или супесчаные, необходимо усиление самих грунтов. В этом случае бурят скважины, которые заканчиваются под основанием — его подошвой. В них потом закачиваются укрепляющие составы или цементный раствор.

Если на фундаменте есть явные разломы и сдвиги, требуются доливка фундамента или усиление его сваями. Такие повреждения возникают или из-за подвижек грунта, или из-за изменения нагруженности дома: при заливке объемной цементной стяжки, устройстве мансарды и т.п.

Сначала определяем, какая из частей проседает. Как? По маячкам. Мы наносили риску на маркеры. При проседании правой части дома смещается вниз риска справа, при проседании левой — плывет вниз левая. Если в разных частях здания вниз идут разноименные риски, значит, проседает середина здания.

Определившись с тем, какая часть оседает, знаем фронт работ: справа или слева — при проседании одной из частей, и вокруг всего здания, при проседании середины. Следующим шагом нужно определиться с методом. Их в этом случае два: укрепление фундамента сваями и цементной рубашкой.

Свайный метод  предусматривает глубокое бурение и установку буровых, буроинъекционных или буронабивных свай. Они соединяются с существующим основанием. За счет глубокого проникновения могут помочь при большой толщине ненадежных сыпучих грунтов, когда инъекциями ничего не добьешься. Устанавливаться могут с одной стороны или по периметру.

Это один из немногих методов усиления фундаментов, который можно реализовать своими руками. Но действовать нужно осторожно и не нарушать технологию.

Идея в том, чтобы расширить основание проседающей, более нагруженной части, тем самым остановив его. Этот метод применяется для ленточных фундаментов мелкого заложения (выше уровня промерзания грунта).

Для этого часть фундамента, на которой будут проводиться работы, делится на три части. Но длина одной части не более 2 м. Если получается больше — делайте больше фрагментов. Работы начинают с расположенного посредине. Этот участок фундамента открывают на глубину залегания фундамента.

Метод состоит в том, что в фундаменте сверлятся отверстия, в них вставляется арматура, которая будет на несколько десятков сантиметров длиннее. Диаметр арматуры 14-16 мм. Она забивается накрепко: именно на нее придется большая часть нагрузки. Ставят штыри с шагом 50 см.

Установленные штыри перевязываются поперечными прутками арматуры, с использованием вязальной проволоки. Потом устанавливается опалубка, в нее заливается раствор. После его схватывания (не менее двух недель) переходят к следующему участку. Так, попеременно, обходят все необходимые делянки.

Этот метод по методике похож на предыдущий, только меняется порядок выполнения работ. Он более приемлем, если «проседают» углы. В некоторых случаях его используют при увеличении нагрузки (надстройка этажа или заливка стяжки большой площади).

Усиление делают по углам. Также вбивают штыри, перевязывают их, устанавливают опалубку, в которую заливают бетонную смесь. При большой длине или значительном увеличении нагрузки, делают еще промежуточные столбы-быки. После схватывания, их связывают лентой, заглубленной на то же расстояние, что и сделанное ранее основание.

Ситуации, при которых стоит выполнить усиление

Усиление фундаментов необходимо в следующих случаях:

• При деформации почвы со сдвигом. В таких случаях производится усиление с целью нейтрализовать природное движение почвы и воздействие грунтовых вод. Часто такая ситуация возникает при реставрации памятников архитектуры, которые установлены на старых почвах, уже подмытых водой, или карстовых отложениях;
• При возведении дополнительных надстроек и мансардных этажей, которые не предусмотрены проектом застройки;
• При увеличении несущей бетонной рубашки за счет углубления подвала;
• Если на соседних участках начинается мощное механизированное строительство.

Перед началом работ нужно подробно изучить состояния основания, чтобы определиться с ключевыми проблемами и способами их устранения. Если нужно узнать, в каком состоянии фундамент, делаются глубокие проколы, вплоть до подошвы основания.

Потом, на основе полученных данных, выполняются реставрационные чертежи, берутся образцы почвы, бетонной рубашки основания и гидроизоляции подземной части, чтобы определиться с причинами возникшей деформации. Также рекомендуется брать образцы подошвы, но выполнять такие процедуры своими руками без специального оборудования и буровой установки не рекомендуется.

Усиление бутового фундамента

Ремонт и реконструкция бутового фундамента имеет некоторые особенности. Чаще всего проблемы возникают с основаниями старой кладки. В них забутовка за лицевым рядом не всегда выполнена тщательно, имеются пустоты.

Раньше при кладке часто использовались камни разной прочности, и некоторые из них со временем раскрошились, недостаточно прочные растворы выкрошились, вымылись или высыпались. Все эти недостатки со временем усугубляются. Проблемы проявляются при активизации строительства в округе или при изменении уровня грунтовых вод (вызванных, зачастую, все тем же строительством).

Метод усиления бутового фундамента зависит от того, какая проблема вызвала разрушения. Если это грунтовые воды — проводите дренажные работы, отводите воду от фундамента. После чего делаете отмостку вокруг дома.

Если просели пустоты, выкрошился раствор, необходима цементация кадки. Для этого фундамент откапывают (участки, если дом кирпичный или блочный небольшие — не больше 2 м). Всю  поверхность очищают от земли. Делать это нужно «на сухую», не использую воду — намокшая кладка быстро разрушается. После чего участок сушат — оставляют открытым на некоторое время. Если при работах найдены пустоты, в них вставляют трубки, через которые вводят цементный раствор.

Укрепление одной из сторон можно сделать при помощи описанной выше цементной рубашки. Только штыри забивают в швы, бурить камни не нужно. Если имеются выкрошенные камни, их удаляют, пустоты  заполняют раствором, вставляя в него отрезки арматуры. Для лучшего сцепления со старым фундаментом, из швов местами на некоторую глубину удаляют старый раствор. Он при заливке заменится новым. Вот и все особенности.

При размывании грунта решение аналогичное приведенным выше — отведение вод, а затем цементирование пустот через вбитые в грунт трубы.

Как рассчитать усиление основания

Сначала стоит определиться, по какой причине произошла деформация основания. Причин существует множество, но их все нужно учитывать. Соответственно, сначала делается сбор нагрузок, которые передаются от наземной до подземной части конструкции. Конечно, хорошо бы было иметь на руках строительные чертежи фундамента, но для старых зданий найти такую документацию практически нереально.

Сбор нагрузок делается с помощью обмеров самого основания, потом проводится расчет допустимых нагрузок со стороны конструкции самого здания.

Но лабораторные исследования состояния фундамента могут дать более полную информацию, ведь тогда проводится не только структурный, но и молекулярный анализ состава фундамента. Но, снова-таки, провести такие анализы своими руками практически не возможно.

Почему возникает деформация фундамента?

1. Низкое качество строительных материалов;
2. Древесина ростверков разложилась, образовались минеральные кислоты, которые разрушили цемент;
3. Нет кладочного раствора или он использовался в минимальных количествах;
4. Появились трещины в основании;
5. Неравномерное расположение бетонных блоков, особенно в железобетонном фундаменте со сборными конструкциями.

• Защита от выветривания. Такая защита делается на промышленных и административных зданиях, когда возникает выветривание строительных материалов из состава основания. Выветривание возникает в кирпичных и бутовых кладках ленточного или колонного колонного типа, т.к. они отличаются низкой прочностью и водостойкостью. Сначала проводится выравнивание внешней поверхности основания по металлической сетке, затем цементным раствором тщательно затягиваются проблемные зоны. В случае, когда фундамент обветрен по всей площади, штукатурится вся поверхность, дополнительно используются гидроизоляционные материалы и полистирол для дополнительной теплоизоляции поверхности.
• Деформация подошвы основания. Возникает через воздействие грунтовых агрессивных вод, а поэтому без цементирования тут не обойтись. Визуальный результат воздействия грунтовых вод можно увидеть, раскопав фундамент. Для цементирования делается прочный несущий ростверк, желательно из стали или дуба. Затем создаются несколько основных скважин, в которые заливается бетон. Если подавать бетон под давлением, тогда он выдавливает легкие фракции из бетонного основания и замещает их. Через несколько дней новый бетон застывает и кристаллизируется вместе со старым бетоном.
• Усиление железобетонных столбов. Железобетонные столбы могут деформироваться через неправильную технологию монтажа и заливки. Ведь столбы внутри залиты бетоном и защищены армированием. Но армирование столбов приходится выполнять только извне, т.к. несущие конструкции залиты бетоном. Поэтому для усиления железобетонных фундаментов делается внешнее армирование по столбам на высоте минимум 20 см от уровня почвы, все секции прутов соединяются между собой. Также можно соединить пруты столбов под полом здания, если конструкция штыревая.
• Поставить дополнительные сваи, за счет них поднять и закрепить бетонное основание. Выполнить такую работу несложно, но тут нужно использовать подробные геодезические и строительные расчеты, ведь сваи делаются с бетона и имеют большую массу. Существует целая технология монтажа свай. На данный момент она считается самой прогрессивной и оптимальной для усиления практически всех типов фундаментов.

Монтаж свай

Это прогрессивный и надежный способ укрепления любого типа фундамента. Он основан на технологии устранения воздействия почвы непосредственно на само основание и перенос всей массы на вмонтированные сваи. Если во время анализа почвы обнаружен достаточно плотный грунт, тогда установка свай считается оптимальной.

Не стоит думать, что бетонные сваи – это обычные сваи с наполнением. Они отличаются структурой, наполнением, тут используется специальная буровая установка и буроинъекционные сваи. Особенность технологии в том, что можно усилить фундамент частного дома даже в труднодоступных местах, причем качество работ от этого не пострадает.

Ключевой недостаток технологии – это ограничение места монтажа конструкции. При установке буронабивных свай используются поперечные балки большой длины, которые подаются под конкретным углом под фундамент. Этот угол рассчитывается геодезистами.

Вертикальные буровые скважины более практичны, но стоят существенно дороже. Они устанавливаются вдоль основания, соединяются специальной железобетонной балкой и дополнительно армируются. При монтаже сразу нескольких таких свай, рекомендуется использовать попарно армирование с целью обеспечить более прочную конструкцию, особенно при воздействии мягких почв. Такую технологию нельзя использовать для усиления несущих колонн.

Такая технология пользуется популярностью, но далеко не всегда себя оправдывает. Ведь ее запрещено использовать в старых городах, где есть старинные здания, архитектурные комплексы и прочие сооружения культурного наследия.

Повреждение фасадов и фундаментов из-за вибрации и смещения за счет буровых столбов приведет к их деформации и разрушению. Поэтому, буронабивные сваи больше практикуют в промышленных зонах, а также в городах молодой постройки с железобетонными фундаментами свайной или монолитной конструкции, но не кирпичной или каменной.

Такой вариант усиления несущих конструкций зданий более практичен в условиях плотной застройки старыми зданиями. Они устанавливаются ближе к стене и непосредственно около фундамента. Технология установки вдавливаемых свай:

• Усиление основания и несущих стен бетонными трубам, деревянной опалубкой или лесами.
• Установка металлических труб, которые пневматическим домкратом вдавливаются в грунт и свариваются между собой;
• Засыпка грунта в месте установки свай.

Для соединения опор любого типа с фундаментом нужно использовать различные металлоконструкции, которые привариваются к арматуре фундамента или соединяются с бетоном анкерами. Для таких целей отлично подходят специальные железобетонные обоймы. Длину свай подбирают строго под тип почвы, причем конец конструкции должен упереться в плотный шар почвы.

Диаметр свай рассчитывается под каждое здание индивидуально и зависит от типа и толщины несущего основания. Но, прежде чем укрепить фундамент по такой технологии, стоит сначала провести подробное исследование почвы, ведь, из-за чрезмерной вибрации, возможна деформация колонн, опор и кладок оснований соседних зданий.

Инъекционное закрепление фундамента под кладку и колонны

Тут используются буроинъекционные сваи, которые отличаются от пневматических опор конструкцией и способом подачи раствора. Усиление фундамента делается следующим образом: в такие опоры под давлением закачивается бетонный раствор, который затем создает так называемую монолитную подушку под фундаментом самой кладки.

При закачке бетона грунт уплотняется, создается монолитная плита, бурение производится различными методами, подвижек почвы практически не ощущается, поэтому метод иногда помогает спасти памятки архитектуры, где сама кладка – это произведение архитектурного искусства. Но такой метод стоит больших капиталовложений, ведь используется сложная буровая техника, проводятся подробные геодезические исследования и расчеты, а также подключаются архитекторы и специалисты с бурения.

Сделать монолитную плиту самостоятельно практически невозможно с технической точки зрения. Также стоит использовать метод для усиления единичных опор, ведь тогда нормализируется распределение массы конструкции, а бетонная кладка будет выдерживать дополнительные нагрузки.

Как укреплять фундамент, стоит решать только специалистам, а не владельцу дома. Но способы усиления будут одними и теми же, будь это ленточное основание или столбчатое с колоннами.

---